Дослідження і розробка алгоритмів і пристроїв неперервно-дискретного відображення цифрової інформації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький державний технічний університет

УДК 681.3

Дослідження і РОЗРОБКА АЛГОРИТМІВ І ПРИСТРОЇВ НЕПЕРЕРВНО-ДИСКРЕТНОГО відображення цифрової інформації

Спеціальність 05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Войтко Вікторія Володимирівна

Вінниця 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Вінницькому державному технічному університеті Міністерства освіти України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент, Пєтух Анатолій Михайлович, Вінницький державний технічний університет, завідувач кафедри прикладної математики і обчислювальних систем.

інформація цифровий неперервно-дискретний алгоритм

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Бузовський Олег Володимирович, Національний технічний університет України «КПІ», професор кафедри обчислювальної техніки;

кандидат технічних наук, доцент Роік Олександр Митрофанович, Вінницький державний технічний університет, доцент кафедри інтелектуальних систем.

Провідна організація: Державний університет «Львівська політехніка», факультет автоматики, Міністерство освіти України, м. Львів.

Захист відбудеться 01.10.1999 р. о 12³⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 05.052.01 у Вінницькому державному технічному університеті за адресою: 286021, м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Вінницького державного технічного університету.

Автореферат розісланий 27.08. 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 05.052.01 В.М. Лисогор

Загальна характеристика роботи

Размещено на Allbest.ru

Актуальність теми. Велику частину інформації (біля 80%) людина отримує по зоровому каналу. Тому можна стверджувати: небагато галузей сучасної електроніки викликають таку велику цікавість читачів‚ як засоби відображення інформації. Саме засоби відображення слугують «електронним перекладачем»‚ який дозволяє сприймати‚ розуміти закодовану електричними сигналами інформацію. Тому‚ звісно ж‚ людина (користувач) гостро сприймає будь-яке покращення та удосконалення зображення в пристроях відображення інформації.

Нині‚ в період інформаційного вибуху‚ важливого значення набувають різні технічні засоби подання людині-операторові чи просто спостерігачеві великих потоків візуальної інформації. Тому вивчення різних можливих способів подання інформації користувачеві за різних умов сприйняття є дуже важливою проблемою. Її вирішення дозволить суттєво підвищити імовірність правильних рішень оператора (спостерігача)‚ суттєво зменшити інерційність візуальних реакцій і втомленість оператора‚ які заважають його роботі‚ і т. д. Оптимізація побудови засобів відображення інформації - складна системотехнічна проблема‚ що потребує знань із різних галузей та використання комплексу методів. Виникли нові напрямки досліджень в інженерній психології‚ техніці індикації‚ математичному забезпеченні таких розробок.

Оскільки цифрове зображення інформації широко розповсюджене‚ то дослідження різних форм нарису цифр‚ вибір оптимального способу цифрового зображення та кодування і визначення особливостей засобу відображення на його основі є однією з важливих задач при розробці систем відображення інформації. Центральне місце у розв'язанні цієї проблеми належить оцінці надійності і ефективності сприйняття‚ розпізнавання‚ ідентифікації та декодування людиною відтвореної інформації. Аналіз вітчизняної і зарубіжної літератури показав‚ що ці питання ще не вирішені. Нашим безпосереднім завданням є розробка математичного та методичного забезпечення для можливості проведення дослідження пристроїв відображення на базі різних форм подання величин і проведення порівняльного аналізу роботи засобів відображення на базі традиційних і нових альтернативних методів зображення цифрової інформації з метою виявлення переваг та недоліків при використанні останніх. Дана задача чималою мірою визначається необхідністю та можливістю узгодження характеристик людини-оператора (спостерігача) та особливостей технічної реалізації різних індикаторів. Безсумнівною є необхідність комплексного підходу до проектування апаратури відображення, котра справді відповідає сучасним вимогам.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана в плані наукових досліджень, що проводяться кафедрою прикладної математики і обчислювальних систем Вінницького державного технічного університету за програмою «Удосконалення форм представлення величин».

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в аналізі й дослідженні пристроїв відображення цифрової інформації та розробці засобів для оцінювання надійності і зручності їх використання.

Задачі дослідження, визначені його метою, передбачають:

1. Аналіз можливостей використання принципу неперервно-дискретного відображення інформації в цифрових відлікових пристроях та розробку алгоритму його реалізації.

2. Аналіз системного підходу до проектування пристроїв відображення з метою виявлення необхідних додаткових розробок засобів для оцінювання характеристик ПВІ на конкретних етапах проектування.

3. Розробку багатокритеріальної методики й алгоритму для оцінювання характеристик пристроїв відображення цифрової інформації.

4. Розробку методики розрахунку межових змінень параметрів залежно від зміни значення оцінюючої функції та її використання при забезпеченні стійкості загальносистемного критерію оптимальності шляхом зміни, добавлення чи вилучення факторів впливу.

5. Оцінювання та порівняння характеристик знакосинтезуючих індикаторів на базі різних форм нарису цифр та розробку засобів відображення інформації на базі альтернативних форм зображення цифрових даних з використанням неперервно-дискретного відображення.

6. Порівняльний аналіз переваг та недоліків використання альтернативних форм нарису цифр (з можливістю забезпечення неперервно-дискретного зображення) у пристроях відображення інформації.

Наукова новизна одержаних результатів

Розроблена та застосована для порівняльного аналізу пристроїв відображення цифрової інформації універсальна методика багатокритеріального аналізу варіантів з використанням нечітких множин, яка добре пристосована для роботи як з кількісними, так і з якісними критеріями оцінки і, на відміну від багатьох відомих методик, дозволяє однаково оцінювати різнорідні властивості для отримання інтегральної оцінки за багатьма критеріями.

Розроблена методика визначення межових змінень параметрів системи на основі використання безрозмірної форми запису оцінюваної функції та принципів нелінійного програмування (і принципу рівних впливів у випадку рівноважності параметрів системи).

Розглядаються можливості застосування запропонованої методики визначення межових змінень параметрів системи при вилученні (включенні) мультиплікативних за своїм внутрішнім змістом складових адитивно-мультиплікативної моделі, що має широкі перспективи використання при необхідності забезпечення стабільності роботи системи шляхом утримання загальносистемного критерію оптимальності у встановлених межах;

На базі проведеного аналізу та дослідження використання різних форм зображення цифрової інформації виявлені та узагальнені основні переваги і недоліки їх застосування в пристроях відображення.

Практичне значення одержаних результатів полягає в можливості на єдиній методологічній основі проектування систем відображення інформації ставити, розв'язувати і аналізувати задачі вибору способу кодування та зображення цифрової інформації в процесі розробки інформаційної моделі. Розроблені методики, математичні моделі, алгоритми та програми можуть бути використані для автоматизації процесу проектування систем відображення. Запропоновані методики дозволяють розв'язувати широке коло оптимізаційних задач, що постають у процесі проектування. Деякі теоретичні і програмні розробки використовуються у вузівському навчальному процесі у викладанні курсів «Прикладна теорія інформації, кодування та зв'язку», «Організація та функціонування цифрових комп'ютерів», що читаються на кафедрі прикладної математики та обчислювальних систем, а також у дипломному проектуванні. Запропонована методика багатокритеріального аналізу варіантів прийнята Вінницьким регіональним відділенням Держінноваційного фонду України як основа для порівняльної оцінки варіантів різних проектів за техніко-економічними критеріями. Алгоритми та принципи побудови засобів відображення на базі альтернативного зображення цифрової інформації, розроблені в дисертації, прийняті ВАТ «Інфракон» як основа для розробки перспективних індикаторних пристроїв з наступним їх впровадженням у виробництво. інформація цифровий неперервно-дискретний алгоритм

Особистий внесок здобувача. Усі результати, які складають основний зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. У роботах, опублікованих у співавторстві, дисертантові належить: розширення та удосконалення методики багатокритеріального аналізу варіантів на базі нечітких множин і парних порівнянь, проведення розрахунків за цією методикою та аналіз результатів [3, 11]; порівняльний аналіз різних форм нарису цифр та виявлення переваг і недоліків їх використання в засобах відображення інформації [1, 8, 14]; виявлення особливостей схемотехнічної реалізації пристроїв відображення на базі альтернативного подання інформації [6, 9]; розробка методики визначення межових змін параметрів системи, розрахунки на її основі та аналіз результатів [5, 13].

Апробація результатів дисертації. Робота апробувалася на: науково-технічній конференції з міжнародною участю «Приладобудування 96», м. Вінниця-Судак, 1996р.; третій Українській конференції з автоматичного керування «Автоматика 96», м. Севастополь, 1996 р.; Міжнародній студентській науково-технічній конференції «Керування технічними і енергетичними процесами», м. Севастополь, 1996 р.; науково-практичному семінарі з проблеми «Системи обчислювальної та телекомунікаційної техніки в умовах інформатизації регіону, автоматизоване проектування, захист і контроль. Паралельні обчислення і обчислювальні структури», м. Черкаси, 1996 р.; Міжнародному симпозіумі «Наука и предпринимательство», м. Вінниця-Львів, 1997, 1998 рр.; першому, другому і третьому Міжнародному молодіжному форумі «Электроника и молодёж в ХХІ веке», м. Харків, 1997, 1998, 1999 рр.; четвертій і п'ятій Міжнародній конференції «Франція та Україна _ науково-практичий досвід у контексті діалогу національних культур» м. Дніпропетровськ, 1997, 1998 рр.; шостій і сьомій Міжнародній науковій конференції, ім. ак. М. Кравчука, м. Київ, 1997, 1998 рр.; Міжнародній науково-технічній конференції «Приладобудування-97», м. Вінниця-Сімеіз, 1997 р.; Всеросійській молодіжній науковій конференції «Гагаринские чтения», м. Москва, 1998, 1999 рр.; п'ятій Українській конференції з автоматичного керування «Автоматика 98», м. Київ, 1998 р.; Міжнародній науково-технічній конференції «Приладобудування-98», м. Вінниця-Сімферополь, 1998 р.; першій Міжнародній науково-практичній конференції з програмування, м. Київ, 1998 р.; Міжнародній конференції з математичного моделювання, м. Херсон, 1998 р.; 20-th International Scientific Sympozium of Students and Young Scientific Workers, Poland, Zielona Gora, 1998; науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу, співробітників та студентів університету з участю працівників науково-дослідних організацій та інженерно-технічних працівників підприємств м. Вінниці та області, м. Вінниця, 1996-1999 рр.; Першій Міжнародній науково-методичній конференції «Методичні та організаційні аспекти використання мережі Інтернет в закладах науки та освіти», м. Вінниця, 1999 р.; п'ятій Міжнародній науково-технічній конференції «Контроль і управління в складних системах», м. Вінниця, 1999 р.; Міжнародній науково-методичній конференції «Шляхи та проблеми входження освіти України в світовий освітянський простір», м. Вінниця, 1999 р.

Публікації. Основні наукові результати дисертації опубліковані в 25 друкованих роботах, з них 5 - в центральних періодичних виданнях, 20 - в матеріалах, статтях і тезах міжнародних і українських симпозіумів і конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, підсумку, які викладені на 155 сторінках друкованого тексту; 28 рисунків та 24 таблиць, 4 додатків. Список використаних літературних джерел складається з 134 найменування.

Автор щиро дякує д.т.н., проф. А.М. Пєтуху за наукове керівництво роботою та д.т.н., проф. О.П. Ротштейну за консультації при розробці методики багатокритеріального аналізу варіантів та за корисні зауваження, зроблені при обговоренні отриманих результатів.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, сформульовані мета та задачі роботи, подано короткий опис кандидатської дисертації за розділами і наводяться основні результати роботи.

У першому розділі з метою вибору критеріїв оцінювання зручності використання різних семіотичних знаків у пристроях відображення проводиться аналіз історичного розвитку цифрового зображення, який дає змогу виявити основні параметри цифрових знаків, відібраних за законами еволюційного відбору. Подана інформація про нові альтернативні форми і методи зображення цифрових даних, які запропонованi доктором технiчних наук Пєтухом А.М. Слід зауважити, що альтернативне зображення є досить широким напрямком цифрового відображення. У дисертації проводиться дослідженя лише однієї з гілок цього напрямку - чотирисегментного зображення, розробленого на основi подання iнформацiї на годиннику. Виходячи з цiєї засади, коди і цифри, якi використовуються в даному кодуваннi, носять експлiцитну назву «стрiлкових цифр».

Суть кодування полягає в тому, що за допомогою чотирьох символiв репрезентуються дванадцять чисел (цифрових комбiнацiй). Використання мінімальної кількості сегментів індикатора, необхідних для відтворення всіх символів робочого алфавіту, слугує однією з важливих особливостей такого цифрового відображення. Порівняння різних традиційних і нових цифрових систем та виявлення умов зручного їх використання є однією з важливих задач при виборі способу кодування та зображення цифрової інформації в процесі розробки інформаційної моделі засобу відображення.

У першому розділі виконується аналіз проблем, які виникають у процесі проектування пристроїв відображення інформації, та виявляється необхідність додаткових розробок засобів для оцінювання характеристик пристроїв відображення на різних етапах їх проектування, що проводяться в наступних розділах.

На етапі узгодження художньо-конструкторських рішень пристроїв відображення слід сформувати основні вимоги до вибору типу засобу відображення на базі принципів компонування для підвищення ефективності операцій прийому інформації людиною. Тому в першому розділі проведено узагальнення основних принципів компонування засобів відображення та сформовані основні вимоги до вибору його типу на базі принципів компонування.

У другому розділі проводиться розробка методики для оцінювання характеристик пристроїв відображення інформації, при виборі критеріїв ефективності роботи яких слід враховувати як надійність та ефективність технічних засобів відображення, так і надійність та ефективність роботи людини-користувача. Тому при оцінці спроектованої системи відображення необхідно враховувати, що вона відноситься до людино-машинних систем чи до класу так званих «гуманістичних систем», для опису яких найкраще підходить математичний апарат нечіткої логіки.

У зв'язку з цим розроблена багатокритеріальна методика оцінки варіантів на базі нечіткої логіки з урахуваннями якісних і кількісних критеріїв оцінок при можливості порівняння варіантів з еталоном і можливості проведення порівняльної оцінки варіантів в умовах рівноважності і нерівноважності критеріїв та, на відміну від багатьох відомих методик, дозволяє однаково оцінювати різнорідні властивості, що дуже важливо для отримання узагальненої інтегральної оцінки варіантів за багатьма критеріями і не потребує складних математичних обчислень. За допомогою парних порівнянь за дев'ятибальною шкалою Сааті проводиться порівняльна оцінка варіантів за обраною системою критеріїв та будується матриця парних порівнянь, яка має такі властивості:

- вона діагональна‚ тобто =1‚ ;

- елементи‚ які симетричні відносно головної діагоналі‚ пов'язані залежністю =;

- вона транзитивна‚ тобто .

Наявність цих властивостей дозволяє визначити всі елементи матриці за елементами одного з рядків‚ що говорить про спроможність матриці парних порівнянь. Зважаючи на вказані вимоги‚ експерт‚ обравши один об'єкт в а разів важливішим від другого‚ повинен вказати‚ що важливість другого об'єкта складає долю від важливості першого.

Размещено на Allbest.ru

v1 v2... vn

, (1)

де елемент матриці парних порівнянь оцінюється експертом за 9-бальною шкалою Сааті.

У даній методиці багатокритеріального аналізу пропонуємо використовувати метод побудови функції належності нечітких множин, який використовує матрицю парних порівнянь елементів універсальної множини, але, на відміну від метода Сааті, не вимагає знаходження власного вектора матриці, тобто звільняє користувачів від складних обчислень та процедур розв'язання характеристичних рівнянь. Тому після визначення всіх елементів матриці (1) ступені належності‚ необхідні для формування нечіткої множини‚ обчислюються за формулою:

(2)

Якщо - число в діапазоні [0,1], яке характеризує рівень оцінки варіанта за критерієм : чим більше число , тим кращою є оцінка варіанту за критерієм , , . Тоді критерій можна подати у вигляді нечіткої множини , яка задана на універсальній множині U таким чином:

, (3)

де - ступінь належності елемента до нечіткої множини .

Послуговуючись принципом Беллмана-Заде, отримаємо інтегральний критерій оцінки систем:

(4)

При наявності коефіцієнтів важливості wj, формула (4) набуває вигляду:

‚(5)

де ступінь wj свідчить про концентрацію нечіткої множини відповідно до міри важливості критерію.

Згідно з отриманою множиною D‚ найкращим слід вважати такий варіант‚ для якого ступінь належності (чисельник) є найбільшим.

Запропонована методика доведена до інженерного рівня і не вимагає спеціальної кваліфікації в галузі теорії нечітких множин в експертів, здійснюючих порівняльний аналіз варіантів. Дана методика може знайти широке застосування для оцінки різних варіантів не тільки в техніці, а і в політиці, економіці, науковій роботі та інших галузях людської діяльності.

Запропонована методика є зручною і при оцінці та виборі способу кодування і зображення інформації, оскільки на даному етапі проектування слід враховувати інтереси як розробника технічних пристроїв відображення, так і користувача, тобто використовувати як кількісні, так і якісні критерії оцінки. Результати проведеного порівняльного аналізу зручності використання традиційних арабської та римської і нової альтернативної системи (табл.1) у засобах відображення зумовлюють перспективність використання останніх у системах відображення інформації.

Таблиця 1

Зображення цифр

		Системи
Цифри	Арабська	Римська	Альтернативна симетрична
	S1	S2	S3
1	2	3	4
нуль	0	-
один	1	I
два	2	II
три	3	III
чотири	4	IV
п'ять	5	V
шість	6	VI
сім	7	VII
вісім	8	VIII
дев'ять	9	IX
десять	10	X

Третій розділ присвячується аналізу завершального етапу проектування пристроїв відображення інформації, на якому проводиться зпівставлення технічних характеристик спроектованого пристрою з вибраними показниками ефективності. У випадку неотримання потрібних результатів часто необхідно визначити зону зміни значень параметрів системи (факторів впливу на ефективність роботи системи) при утриманні загальносистемного критерію оптимальності у визначених межах. Виходячи з цієї засади, необхідною є методика межових змін для можливості визначення зони значень змінних параметрів системи. Для вирішення цієї задачі найбільш поширеними є чисельні методи та метод підбору. У третьому розділі вдалося розробити методику визначення межових змінень параметрів системи, базуючись на безрозмірній формі запису оцінюваної функції та принципах нелінійного програмування.

Зв'язок між оцінюваною функцією і параметрами системи подається у вигляді:

, (6)

де - кількість доданків позинома (6); - кількість змінних (параметрів) ; - додатні коефіцієнти функціоналу; - постійні коефіцієнти.

Для визначення відхилення скористаємося безрозмірною формою запису], що отримується шляхом ділення цільової функції (6) на її оптимальне значення ():

(7)

де , - відносні значення відповідно функції та параметрів; - оптимальна пронормована вага і-го доданку позинома (факторів впливу) по відношенню до , знайдена за методом інтегральних аналогів.

В умовах рівноважності параметрів системи користуємося принципом рівних впливів, згідно з яким часткові диференціали () однаково впливають на утворення загального відхилення цільової функції , тобто

Або

де - частка відхилення , що спричиняється , .

Для знаходження змінних параметрів складаємо систему рівнянь:

, , (8)

де - відносні значення змінних, знайдені з попередніх рівнянь системи (8); - відносні оптимальні значення змінних; - шукане відносне значення змінної у -му рівнянні; - задане відносне значення відхилення цільової функції від оптимуму.

У випадку адитивної моделі система рівнянь (8) спрощується до вигляду:

(9)

Відхилення змінних параметрів системи відповідно визначаються:

, .

При знаходженні допустимих відхилень параметрів системи від їх оптимального значення для адитивно-мультиплікативної та адитивної моделі при нерівноважних параметрах складаємо відповідно системи рівнянь (10) і (11), аналогічні (8) і (9). У даному випадку змінюється ліва частина моделі при урахуванні ваги кожного параметра () у загальному впливі на системний критерій оптимальності, де ; n - кількість параметрів системи.

(10)

(11)

При зміні архітектоніки цільової функції, тобто при вилученні чи включенні додаткових мультиплікативних за внутрішнім змістом складових адитивно-мультиплікативної моделі доцільно визначити зміну впливу кожного з параметрів системи при утриманні значення загальносистемного критерію оптимальності у визначених межах. У розділі 3 записуються системи рівнянь для визначення відхилень параметрів , аналогічні (8-11) відповідно при рівноважних і нерівноважних параметрах моделі у випадку редукування (індукування) змінних параметрів оцінюваної функції.

Узагальнюючи вищесказане, зауважимо, що запропонована методика є універсальною і може мати широкі перспективи використання в різних галузях науки і техніки: при оцінці технічних систем, в економіці, оптимальному керуванні і т.д. Запропонована методика легко адаптується до умов комп'ютерної реалізації, що суттєво спрощує розрахунки та підвищує перспективу точності оцінок.

У третьому розділі було проведено експериментальне дослідження зручності сприйняття традиційних арабської та римської і нових альтернативних цифрових систем при їх використанні в засобах відображення. Основні вимоги до проведення експерименту визначалися та корегувалися розрахунками межових змін параметрів системи за розробленою вище методикою та результатами попередніх досліджень. Експериментальне дослідження проводилося за тестом Бурдона за одним із режимів проведення тестів: нормальним режимом роботи, при наявності завад та за умови підвищеної напруженості роботи.

Отримані результати досліджень дають змогу обґрунтувати доцільність використання альтернативної системи поряд з арабською, особливо в спеціалізованих системах, де має важливе значення точність сприйняття цифрової інформації протягом тривалого періоду за умови підвищеної напруженості роботи оператора та при наявності завад.

У четвертому розділі розробляються рекомендації для проектування пристроїв відображення цифрової інформації; проводиться порівняльна оцінка різних цифрових нумерацій у засобах відображення та порівняння характеристик знакосинтезуючих індикаторів на базі різних форм нарису цифр при можливості одиничного збою в каналах керування, результати якого, наведені в табл. 2, підтверджують перспективність використання чотирисегментних знакосинтезуючих індикаторів.

Таблиця 2

Порівняння характеристик знакосинтезуючих індикаторів

	Тип знакосинтезуючих індикаторів
Критерій	Чотирисегментний для зображення стрілкових цифр	Семисегментний для зображення арабських цифр	П'ятисегментний для зображення арабських цифр
Кількість елементів N	4	7	5
Відношення	1	1,75	1,25
Кількість нерозпізнаних помилок n1	32	14	14
Кількість помилок, які підлягають розпізнаванню n2	56	22	28
Відношення	1,75	1,57	2
Середня кількість елементів на символ	2	4,9	2,5
	0,5	0,7	0,5

Проводиться розробка пристроїв відображення з використанням нових цифрових систем. Розглядаються особливості побудови засобів відображення інформації на базі альтернативних цифрових форм та порівняння з існуючими схемами на базі традиційного зображення. Так при розробці годинникових пристроїв для зображення інформації про хвилини (секунди) індикатори циферблату розбиваються на чотири групи по три знаки в кожній. При реалізації апаратної частини таких приладів керування групами майже ідентичне. Кодування появи зафарбування чергової групи індикаторів при відображенні інформації про хвилини (секунди), як видно з рис.3, базується на принципі самодоповнення, що, звісно, передбачає простоту реалізації розроблюваних схем. Спрощення схем керування чотирисегментним індикатором та зменшення апаратних затрат при реалізації годинникових схем на базі альтернативного кодування та подання величин і, згідно з цим, ріст надійності розроблених структур передбачає перспективність розвитку альтернативного зображення в засобах відображення інформації.

За результатами проведеного аналізу та дослідження визначаються основні переваги і недоліки використання нових форм зображення цифрових знаків. При цьому слід особливо підкреслити ріст дозволяючої здатності сприйняття інформації за рахунок використання повної площі індикатора, що дозволяє зменшувати розміри символів чи збільшувати відстань, з якої сприймається інформація, при збереженні комфортності сприйняття та дозволяє працювати в умовах підвищеної кількості завад. З іншого боку, ця особливість нових цифр вимагає більших енергетичних затрат для забезпечення висвічування повної площі індикатора. Основним недоліком альтернативного зображення є незвичність та нетрадиційність нових цифрових форм, що вимагає додаткового вивчення робочого алфавіту при його застосуванні в засобах відображення.

На базі отриманих результатів дослідження вибрані критерії оцінки пристроїв відображення з урахуванням вимог як розробника, так і користувача. Проведено порівняння різних типів пристроїв відображення цифрової інформації з допомогою розробленої у другому розділі методики багатокритеріального аналізу варіантів за обраними кількісними і якісними критеріями оцінок.

Висновки

1. Проведено аналіз особливостей використання та розроблений алгоритм реалізації принципу неперервно-дискретного відображення інформації у цифрових відлікових пристроях.

2. Проведено аналіз системного підходу до проектування пристроїв відображення та виявлено необхідність додаткових розробок засобів для оцінювання характеристик пристроїв відображення інформації на різних етапах проектування, а саме:

2.1. Розроблена та застосована для порівняльного аналізу характеристик пристроїв відображення інформації багатокритеріальна методика оцінки варіантів на базі нечіткої логіки, яка розглядає особливості аналізу в умовах рівноважності та нерівноважності обраних критеріїв оцінки та у випадку порівняння оцінюваних варіантів з еталоном. Розроблені алгоритм та програма багатокритеріального аналізу варіантів.

2.2. Розроблена та застосована для настроювання параметрів експериментальних досліджень методика оцінювання межових змінень параметрів системи. Методика базується на використанні безрозмірної форми запису цільової функції та на методах нелінійного програмування як у випадку адитивної, так і при адитивно-мультиплікативній моделі за умови рівноважності та нерівноважності параметрів системи. Запропонована методика оцінювання межових змінень параметрів системи розглядає можливості утримання шуканого значення цільової функції в зоні нечутливості у випадках редукування (індукування) складових адитивно-мультиплікативної моделі. Розроблені алгоритми визначення межових змін параметрів системи.

3. Отримані результати експериментальних досліджень дають змогу обґрунтувати доцільність використання альтернативної системи поряд з арабською, особливо у спеціалізованих системах, де має важливе значення точність сприйняття цифрової інформації за умови підвищеної напруженості роботи протягом тривалого періоду та при наявності завад. Виходячи з результатів експерименту, доцільно зауважити, що для альтернативної системи втомлюваність оператора є найменшою.

4. Проведена оцінка і порівняння характеристик знакосинтезуючих індикаторів з використанням арабської і альтернативної симетричної цифрової системи. Результати аналізу підтверджують можливі перспективи використання чотирисегментних занакосинтезуючих індикаторів для зображення альтернативних цифрових знаків.

5. Розроблено алгоритми побудови засобів відображення інформації на базі альтернативних форм зображення цифрових даних. Спрощення схем керування чотирисегментним індикатором та зменшення апаратних затрат при реалізації годинникових схем на базі альтернативного кодування та подання величин порівняно зі схемами годинників з традиційним зображенням передбачає перспективність розвитку альтернативного зображення в засобах відображення інформації.

6. На базі результатів аналізу і досліджень виявлені й узагальнені основні переваги і недоліки використання стрілкових цифр у засобах відображення інформації.

7. За запропонованою системою кількісних і якісних критеріїв оцінки пристроїв відображення на базі різних семіотичних алфавітів проведено порівняльний аналіз засобів відображення інформації за методикою багатокритеріального аналізу варіантів, результати якого вказують на наявність певних переваг використання пристроїв відображення на базі нових форм цифрового зображення.

Додатки містять узагальнену класифікацію засобів відображення інформації; граф-схему детального алгоритму методики багатокритеріального аналізу варіантів на базі нечітких множин та текст програми за цією методикою; результати експериментального дослідження зручності сприйняття традиційних і нових семіотичних систем і розрахунок можливої зміни параметрів апроксимуючої залежності кількості допущених помилок при ідентифікації символів; схемотехнічну реалізацію пристроїв відображення на базі альтернативного зображення цифрової інформації; довідки про впровадження розроблених методик.

список опублікованих праць за темою дисертації

Размещено на Allbest.ru

1. Пєтух А.М., Войтко В.В. Порівняльний аналіз різних форм нарису цифр // Вісник ВПІ. 1998. №2. С. 83-89.

2. Войтко В.В. Оцінка інформаційних можливостей та порівняння характеристик знакосинтезуючих індикаторів // Наукові вісті Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». 1998. N3. С. 43-47.

3. Ротштейн О.П., ПєтухА.М., Петренко М.І., Войтко В.В. Варіантний аналіз на базі нечітких парних порівнянь: методика та застосування на прикладі порівняння семіотичних систем // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах Хмельницький, 1998. №2. С. 118-125.

4. Войтко В.В. До питання рішення оберненої задачі чутливості // Придніпровський науковий вісник. 1999. №124. С. 82-90.

5. Пєтух А.М., Войтко В.В. Можливості оцінки надійності систем відображення інформації на базі розв'язання оберненої задачі чутливості // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. Хмельницький, 1998. № 4. С. 12-17.

6. Петух А.М., Войтко В.В. Альтернативное представление величин многофункциональных таймерных устройств Труды третьей Украинской конференции по автоматическому управлению «Автоматика 96» т.3. Севастополь, 1996. С. 43.

7. Войтко В.В. Устройства отображения с использованием новых форм представления величин Тезисы докладов первого Международного молодёжного форума «Электроника и молодёжь в ХХІ веке». Харьков, 1997. С. 178.

8. Пєтух А.М., Войтко В.В. До питання нового функціонального аспекту репрезентування інформативних даних Матеріали IV міжнародної конференції «Франція та Україна. Науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур», т.1, ч.1. Дніпропетровськ, 1997. С. 134-137.

9. Пєтух А., Войтко В. Аналіз ефективності цифросинтезуючих індикаторів із використанням нових форм відображення / Матеріали VI Міжнародної наукової конференції ім. ак. М. Кравчука. Київ, 1997. С. 369.

10. Войтко В.В. К вопросу решения обратной задачи чувствительности // Тез. докл. междунар. науч. конф. «XXV Гагаринские чтения». Т.1. М., 1999. С. 186-187.

11. Пєтух А.М., Войтко В.В. Аналіз засобів відображення інформації на базі нечітких парних порівнянь Збірник праць V Української конференції «Автоматика 98» ч.4. К., 1998. С. 258-263.

12. Войтко В.В. Схема оцінювання систем відображення інформації за вибраними критеріями Учёные записки Симферопольского государственного университета. Спец. вип. журнала Збірник праць Міжнародної науково-технічної конференції «Приладобудування-98». Вінниця-Симферополь, 1998. С. 225-228.

13. Пєтух А.М., Войтко В.В., Можливості забезпечення стабільності рівня знань на базі використання методу рішення оберненої задачі чутливості / Матеріали першої Міжнародної науково-методичної конференції «Інтернет-освіта-наука». Вінниця, 1998, т.2. С. 289-294.

14. Пєтух А.М., Войтко В.В. Оцінка ефективності використання семіотичних систем в засобах відображення інформації Матеріали міжнародної конференції з математичного моделювання «МКММ*98». Херсон, 1998. С. 162-165.

Анотація

Войтко В.В. Дослідження і розробка алгоритмів і пристроїв неперервно-дискретного відображення цифрової інформації. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. - Вінницький державний технічний університет, м. Вінниця, 1999.

У дисертаційній роботі сформульовано, досліджено і вирішено ряд науково-технічних завдань, які пов'язані з проектуванням пристроїв відображення інформації та вибором способу кодування і зображення даних у процесі розробки інформаційної моделі, а саме: розроблена методика багатокритеріальної оцінки характеристик засобів відображення інформації; розроблена методика визначення межових змінень параметрів оцінюваної функції, за якою проводиться настроювання параметрів експериментальних досліджень; проводиться порівняння характеристик пристроїв відображення цифрової інформації.

Ключові слова: пристрої відображення цифрової інформації, системи відображення, інформаційні моделі, знакові індикатори, технічні засоби.

Annotation

Vojtko V.V. Research and elaboration of algorithms and devices with continuous-discrete imagings of the digital information. Manuscript.

Dissertation for candidate's degree by speciality 05.13.05 - Units both devices of computer facilities and control systems. - Vinnitsa State Technical university, Vinnitsa, 1999.

In dissertation it is formulated, decided and investigated the number of the scientific and technical jobs which are connected to system design of the information imaging both choice of a way of coding and image of data during development of an information model, namely: the technique of a multicriteria evaluation of the information imaging systems is developed; the technique of definition of boundary changes of the function parameters is developed, behind which will be carried spent tuning of experimental researche parameters; matching the characteristics of the digital information imaging systems will be carried spent.

Key word: the digital information imaging devices, systems of imaging, information models, sign indicators, hardware.

Размещено на Allbest.ru

Аннотация

Войтко В.В. Исследование и разработка алгоритмов и устройств непрерывно-дискретного отображения цифровой информации. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники и систем управления. - Винницкий государственный технический университет, г. Винница, 1999.

В диссертационной работе сформулировано, исследовано и решено ряд научно-технических заданий, которые связаны с проектированием устройств отображения информации и выбором способа кодирования и изображения данных в процессе разработки информационной модели.

Проведен анализ особенностей и перспектив использования принципа непрерывно-дискретного представления информации в устройствах отображения. Проводится анализ системного подхода к проектированию устройств отображения информации. Результаты анализа обуславливают необходимость дополнительных разработок средств для оценивания характеристик устройств на разных этапах проектирования. Исходя из этого были разработаны и использованы многокритериальная методика оценивания вариантов и методика граничных изменений параметров системы.

Разработанная многокритериальная методика оценивания вариантов на базе нечеткой логики с использованием количественных и качественных оценок при возможности сравнивания вариантов с эталоном в условиях равновесности и неравновесности критериев разрешает, в отличие от многих известных методик, одинаково оценивать разнородные свойства оцениваемой системы, что особенно важно для получения интегральной оценки вариантов по многим критериям и не требует сложных математических вычислений. Предложенная методика используется для сравнительного анализа характеристик устройств отображения цифровой информации. Методика многокритериального сравнительного анализа вариантов носит универсальный характер и может эффективно использоваться в политике, экономике и других сферах человеческой деятельности. Разработаны алгоритмы и программа многокритериального анализа вариантов при использовании математического аппарата нечеткой логики. Методика доведена до инженерного уровня и не требует специальной квалификации в области теории нечетких множеств у экспертов, проводящих сравнительный анализ вариантов.

На последнем этапе проектирования устройств отображения информации проводится сопоставление технических характеристик спроектированного устройства с выбранными показателями эффективности. При этом часто возникает необходимость определения зоны изменений значений параметров системы при необходимости удержания общесистемного критерия оптимальности в установленных границах. Разработана методика определения граничных изменений параметров оцениваимой функции, за которой проводится настраивание параметров экспериментальных исследований условий удобного и эффективного восприятия традиционных и новых форм отображения цифровой информации. Предложенная методика базируется на безразмерной форме записи и принципах нелинейного программирования.

Рассматриваются возможности применения предложенной методики граничных изменений параметров системы при включении (исключении) мультипликативных составляющих адитивно-мультипликативной модели, что имеет широкие перспективы использования при необходимости обеспечения стабильной работы системы посредством удержания общесистемного критерия оптимальности в установленных границах. Предложенная методика есть универсальной и может использоваться в различных областях науки и техники: при оценивании технических систем, в оптимальном управлении, энергетике и т.д.

На основании проведенного анализа и исследований различных форм представления цифровой информации определяются основные преимущества и недостатки их использования в устройствах отображения.

Разрабатываются рекомендации для проектирования устройств отображения цифровой информации; проводится сравнительная оценка различных цифровых нумераций в устройствах отображения и сравнивание характеристик знакосинтезирующих индикаторов на основании различных форм цифрового представления при возможности единичного сбоя в канале управления.

Рассматриваются особенности построения устройств отображения на основании новых цифровых форм. Проводится разработка устройств отображения информации с использованием четыресегментных знакосинтезирующих индикаторов, рассматриваются условия их эффективного использования. Разработаны алгоритмы построения устройств отображения на основании новых форм цифрового представления и использования принципов непрерывно-дискретного отображения цифровой информации.

Ключевые слова: устройства отображения цифровой информации, системы отображения, информационные модели, знаковые индикаторы, технические средства.

Размещено на Allbest.ru